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APLICACIN DE PROPIEDADESDE LOS MATERIALES
DISEO POR ESFUERZOS Y DEFORMACIONES NORMALES
Ing. Alexander Vega Anticona
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LOGRO DE LA SESION
El estudiante al finalizar la sesin ser capaz de desarrollarprocedimientos de solucin de problemas, aplicando losconceptos de esfuerzos y deformaciones normales en eldiseo de miembros estructurales bsicos, justificando cadaetapa de su desarrollo
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14/04/2014 ING.ALEXANDER VEGA ANTICONA 4
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14/04/2014 ING.ALEXANDER VEGA ANTICONA 5
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ESFUERZO (TENSION)
Resistencia interna ofrecida por una unidad de rea del material del cual esta hecho unmiembro a una carga externamente aplicada
=
=
2=
=
-
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ESFUERZO NORMALDIRECTO ()
EJEMPLO 3: La figura muestra un pedestal diseado para
soportar cargas dirigidas hacia abajo, calcule el esfuerzoen el perfil cuadrado, en la parte superior, para una cargade 27500 lb (rea 2.25 in2)
SOLUCIONObjetivo Calcular esfuerzo en la cara superior
Datos F, rea
Ecuaciones = F/rea
Resultado = 27 500 lb/2.25 in2 = 12 222 psi
Comentario El valor del esfuerzo se dara en
cualquier plano paralelo al superior
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EJEMPLO 4: La figura muestra dos varillas circulares (color rojo) que soporta unapieza fundida que pesa 11.2 KN, el dimetro de cada varilla es de 12 mm, y las dosvarillas comparten la carga por igual, calcule el esfuerzo en cada uno de ellos
SOLUCION
Objetivo Calcular el esfuerzo en cada varilla
Datos Peso, dimetro (esfuerzo directo en cada
varilla)Ecuaciones = F/rea
Resultado 49.5 MPa
Comentario
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CONCEPTO DE DEFORMACION
Lo = 10 in
Lf = 10.023 in
= =
=10.03 10.00
10.00 = 0.023/ 10.00 = 0.0023
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PROBLEMAS PROPUESTOS
14/04/2014 ING.ALEXANDER VEGA ANTICONA 10
1. Calcule el esfuerzo de una barra redonda utilizada como soporte de rocas, est sometida a
una fuerza de tensin directa de 3200 N si su dimetro es de 10 mm.
2. Calcule el esfuerzo de una barra rectangular, base de una pequea estructura de soporte,
que tiene una seccin de 10mm por 30mm si se aplica una fuerza de tensin directa de
20KN.
3. El eslabn de mecanismo de una mquina de chancado automtica se somete a una fuerza
de tensin de 860 lb. Si el eslabn es cuadrado de 0.40 in por lado, calcule el esfuerzo en el
eslabn.
4. Una barra circular con dimetro de 3/8 in, soporta una excavadora que pesa 1850 lb. Calcule
el esfuerzo en la varilla.
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aquina de traccin
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Probeta para ensayo a tension
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Video del ensayo entensin de una acero alcarbono
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1. Se fija la probeta por ambos extremos.
2. Se regula la carga aplicada (constante) y el
alargamiento de la probeta se registra en
simultaneo.
3. Normalmente se usa una celda de carga
para medir la fuerza.
4. Normalmente se usa un extensmetro o
medidor de deformacin para medir el
alargamiento de la longitud calibrada.
5. La muestra se somete a tensin
(tpicamente moviendo un actuador donde
est fijado un extremo de la probeta,
mientras el otro permanece fijo.
Procedimiento del ensayo a tension
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Carga L Esfuerzo Deformacin
0 0 0 0
1395 0.0014 6964.67 0.0007
2800 0.0028 13979.27 0.00144195 0.0042 20943.94 0.0021
5600 0.0056 27958.53 0.0028
7010 0.0070 34998.09 0.0035
8400 0.0084 41937.8 0.0042
8620 0.0110 43036.17 0.0055
8635 0.0136 43111.06 0.0068
8660 0.0168 43235.87 0.0084
8880 0.0220 43335.72 0.0110
9580 0.0310 44334.24 0.0155
10120 0.0420 47829.06 0.0210
10760 0.0588 50525.06 0.029410940 0.0840 53720.32 0.0420
10720 0.1176 54618.99 0.0588
10140 0.1428 53520.62 0.0714
9420 0.1680 50624.91 0.084
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0.000 0.025 0.050 0.075 0.100
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
Es
fuerzo
Deformacion
Resistencia a la Tensin
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0.002 0.004 0.006 0.008 0.010 0.012 0.014 0.01634000
36000
38000
40000
42000
44000
46000
Punto de cedencia
Limite elastico
Esfue
rzo
Deformacion
Limite Proporcional
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El limite proporcional es el valor de esfuerzo en la curva de esfuerzo
deformacin en el que la curva se aparta por primera vez de la linealidad.
El limite elstico es el valor de esfuerzo en la curva esfuerzo deformacin en
el que el material se ha deformado plsticamente; es decir, cuando ya no
recobrara su tamao y forma original despus que se retira la carga
El punto de cedencia es el valor de esfuerzo en la curva de esfuerzo
deformacin donde existe un incremento significativo de la deformacin con
poco o ningn incremento de esfuerzo.
La resistencia a la tensin es el valor mas alto del esfuerzo aparente en la curvade esfuerzo- deformacin
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0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
Esfu
erzo
Algunos aceros, aluminio o titanio, pueden tener unacurva como esta
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0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
Esfu
erzo
Con una deformacin igual a 0.002 se traza unalnea paralela a la zona lineal
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0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
Resistencia a la tension
Esfue
rzo
Resistencia a la cedencia
La resistencia a la cedencia, es el valor de esfuerzo, en la curva
de esfuerzodeformacin, al cual una lnea recta trazada desde
un valor de deformacin de 0.002 in/in o mm/mm y paralela a
la zona lineal de la curva esfuerzo deformacin, corta a dicha
curva
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ESFUERZO DE DISEO CRITERIOS
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ESFUERZO DE DISEO CRITERIOS
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PROBLEMAS PROPUESTOS
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